28、Flutter 背景处理与 Widget 图形变换全解析

Flutter 背景处理与 Widget 图形变换全解析

1. Flutter 背景处理

在开发 Flutter 应用时，背景处理是一个重要的功能，它能让应用在后台执行任务，提升用户体验。下面分别介绍 Android 和 iOS 平台的背景处理实现。

1.1 Android 平台实现

在 Android 平台，我们需要完成插件注册、背景隔离线程设置以及与后台的通信。
- 插件注册回调 ：创建一个继承自 FlutterApplication 的类 Application ，并实现 PluginRegistry.PluginRegistrantCallback 接口。

class Application: FlutterApplication(), 
PluginRegistry.PluginRegistrantCallback {
    override fun onCreate() {
        super.onCreate()
        Log.w("BACKGROUND", "application")
        BackgroundProcessService.setPluginRegistrant(this)
    }
    override fun registerWith(registry: PluginRegistry?) {
        GeneratedPluginRegistrant.registerWith(registry)
    }
}

• 在 AndroidManifest.xml 中设置应用类 ：确保应用启动时能正确调用注册回调。

<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    package="com.example.hands_on_background_process_example">
    <application
        android:name=".Application"
        android:label="hands_on_background_process_example"
    >
    ...
</manifest>

• 处理方法调用 ：通过背景方法通道与后台隔离线程通信，处理 backgroundIsolateInitialized 和 calculationFinished 方法。

override fun onMethodCall(call: MethodCall, result: 
MethodChannel.Result?) {
    if (call.method == "backgroundIsolateInitialized") {
        backgroundChannel?.invokeMethod("calculate", null)
    } else if (call.method == "calculationFinished") {
        sBackgroundFlutterView?.destroy()
        sBackgroundFlutterView = null
        shutdownService()
    } else {
    } // 'calculate' method from this channel, handled on the Dart 
isolate.
}

以下是 Android 背景处理的流程图：

graph TD;
    A[创建 Application 类] --> B[在 onCreate 中设置插件注册回调];
    B --> C[在 AndroidManifest.xml 中设置应用类];
    C --> D[处理方法调用];
    D --> E{方法名};
    E -- backgroundIsolateInitialized --> F[调用 calculate 方法];
    E -- calculationFinished --> G[销毁视图并停止服务];

1.2 iOS 平台实现

iOS 平台的背景执行限制较多，没有服务的概念，主要通过 UIBackgroundModes 来实现特定的背景执行。
- SwiftHandsOnBackgroundProcessPlugin 类 ：注册和设置插件，处理方法调用。

public static func register(with registrar: FlutterPluginRegistrar) {
    let channel = FlutterMethodChannel(
        name: "com.example.handson/plugin_channel", 
        binaryMessenger: registrar.messenger()
    )
    let instance = SwiftHandsOnBackgroundProcessPlugin(
        registrar: registrar
    )

    registrar.addMethodCallDelegate(instance, channel: channel)
}

public func handle(
    _ call: FlutterMethodCall, 
    result: @escaping FlutterResult
 ) {
    if (call.method == "initBackgroundProcess") {
        guard let args = call.arguments as? NSArray else {
            return
        }
        guard let handle = args[0] as? Int64 else {
            return
        }

        executeBackgroundIsolate(handle: handle)
    } 
 }

• 执行背景隔离线程 ：在 executeBackgroundIsolate 方法中，创建 FlutterEngine 实例，获取入口点和 URI，运行隔离线程，并设置通信通道和插件注册。

private func executeBackgroundIsolate(handle: Int64) {

    _backgroundRunner = FlutterEngine.init(
        name: "BackgroundProcess",
        project: nil,
        allowHeadlessExecution: true
    )

    guard let info = FlutterCallbackCache.lookupCallbackInformation(
        handle
    ) else {
        return
    }

    let entrypoint = info.callbackName
    let uri = info.callbackLibraryPath

    _backgroundRunner!.run(
        withEntrypoint: entrypoint, 
        libraryURI: uri
    )
    _backgroundChannel = FlutterMethodChannel(
        name: "com.example.handson/background_channel",
        binaryMessenger: _backgroundRunner!
    )

    _registrar.addMethodCallDelegate(
        self, 
        channel: _backgroundChannel!
    )

    SwiftHandsOnBackgroundProcessPlugin._registerPlugins?(
        _backgroundRunner!
    )
}

• 处理背景通道调用 ：处理 backgroundIsolateInitialized 和 calculationFinished 方法，注册和结束后台任务。

public func handle(_ call: FlutterMethodCall, result: @escaping 
FlutterResult) {
    if (call.method == "initBackgroundProcess") {
        // ... seen previously 
    } else if (call.method == "backgroundIsolateInitialized") {
        self.taskID = UIApplication.shared.beginBackgroundTask {
            self.taskID = .invalid
        }
        _backgroundChannel?.invokeMethod("calculate", arguments: nil)
    } else if (call.method == "calculationFinished") {
        if(self.taskID != nil && self.taskID != .invalid) {
            UIApplication.shared.endBackgroundTask(self.taskID!)
            self.taskID = .invalid
        }
        // end background task
    }
}

以下是 iOS 背景处理的步骤列表：
1. 注册插件，设置方法通道和方法调用委托。
2. 处理 initBackgroundProcess 方法，执行背景隔离线程。
3. 在 executeBackgroundIsolate 方法中，创建 FlutterEngine 实例，获取入口点和 URI，运行隔离线程。
4. 设置通信通道和插件注册。
5. 处理背景通道调用，注册和结束后台任务。

2. Widget 图形变换

在 Flutter 中，使用 Transform 类可以对 Widget 进行图形变换，提升用户体验。

2.1 Transform 类介绍

Transform 是一个单用途的 Widget，用于对其子 Widget 应用图形变换。其构造函数如下：

const Transform({
    Key key,
    @required Matrix4 transform,
    Offset origin,
    AlignmentGeometry alignment,
    bool transformHitTests: true,
    Widget child
})

参数说明：
| 参数 | 说明 |
| ---- | ---- |
| transform | 描述变换的 4D 矩阵，是唯一必需的参数。 |
| origin | 应用变换矩阵的坐标系原点。 |
| alignment | 用于灵活指定变换的位置。 |
| transformHitTests | 指定是否在变换后的 Widget 上进行点击测试。 |
| child | 要应用变换的子 Widget。 |

2.2 Matrix4 类

Matrix4 类是几何变换的基础，包含了旋转、缩放、平移和倾斜等方法。
- 旋转 ： rotateX() 、 rotateY() 和 rotateZ() 用于绕特定轴旋转矩阵。
- 缩放 ： scale() 用于对矩阵进行缩放。
- 平移 ： translate() 用于平移矩阵。
- 倾斜 ： skewX() 和 skewY() 用于倾斜矩阵。

2.3 变换类型

Transform 类提供了多种工厂构造函数，方便开发者进行常见的变换。
- 旋转变换 ：使用 Transform.rotate() 构造函数。

Transform.rotate({
    Key key,
    @required double angle,
    Offset origin,
    AlignmentGeometry alignment: Alignment.center,
    bool transformHitTests: true,
    Widget child
})

• 缩放变换 ：使用 Transform.scale() 构造函数。

Transform.scale({
    Key key,
    @required double scale,
    Offset origin,
    AlignmentGeometry alignment: Alignment.center,
    bool transformHitTests: true,
    Widget child
})

• 平移变换 ：使用 Transform.translate() 构造函数。

Transform.translate({
    Key key,
    @required Offset offset,
    bool transformHitTests: true,
    Widget child
})

以下是不同变换类型的对比表格：
| 变换类型 | 构造函数 | 主要参数 |
| ---- | ---- | ---- |
| 旋转 | Transform.rotate() | angle |
| 缩放 | Transform.scale() | scale |
| 平移 | Transform.translate() | offset |

2.4 组合变换

可以通过两种方式组合变换：
- 使用默认的 Transform 构造函数和 Matrix4 方法生成所需的变换。
- 使用嵌套的 Transform 小部件，如 rotate() 、 scale() 和 translate() 工厂构造函数。

2.5 应用变换到 Widget

将 Transform 作为要修改的 Widget 的父 Widget，即可应用变换。
- 旋转 Widget ：

Transform.rotate(
    angle: -45 * (math.pi / 180.0),
    child: RaisedButton(
    child: Text("Rotated button"),
    onPressed: () {},
  ),
);

• 缩放 Widget ：

Transform.scale(
  scale: 2.0,
  child: RaisedButton(
    child: Text("scaled up"),
    onPressed: () {},
  ),
);

通过以上介绍，我们了解了 Flutter 在 Android 和 iOS 平台的背景处理实现，以及如何使用 Transform 类对 Widget 进行图形变换，这些功能可以让我们的应用更加灵活和美观。

Flutter 背景处理与 Widget 图形变换全解析

3. 背景处理总结

在不同平台实现背景处理时，我们要依据各平台的特点来选择合适的方法。Android 借助服务机制，通过创建 Application 类实现插件注册回调，在 AndroidManifest.xml 中设置应用类，并处理方法调用，能让后台隔离线程在应用退出后持续运行。而 iOS 因背景执行受限，主要利用 UIBackgroundModes ，通过 SwiftHandsOnBackgroundProcessPlugin 类注册插件、执行背景隔离线程以及处理背景通道调用，以此实现特定的背景执行。

下面是 Android 和 iOS 背景处理的对比表格：
| 平台 | 实现方式 | 特点 |
| ---- | ---- | ---- |
| Android | 创建 Application 类，设置插件注册回调，处理方法调用 | 可实现后台服务持续运行 |
| iOS | 利用 UIBackgroundModes ，注册插件，执行背景隔离线程 | 背景执行受限，需特定模式 |

4. Widget 图形变换深入探讨

4.1 变换的应用场景

• 动画效果 ：在动画中，平移变换 Transform.translate() 非常有用。例如，制作一个按钮从屏幕一侧滑入的动画，就可以通过不断改变 offset 值来实现。
• 交互效果 ：旋转变换 Transform.rotate() 可以用于实现一些交互效果，如点击按钮后旋转按钮。
• 布局优化 ：缩放变换 Transform.scale() 可以在布局中调整 Widget 的大小，使布局更加灵活。

以下是一个使用 Transform 实现动画效果的 mermaid 流程图：

graph TD;
    A[开始动画] --> B[设置初始 offset 值];
    B --> C[在每一帧更新 offset 值];
    C --> D[应用 Transform.translate() 变换];
    D --> E{是否达到目标位置};
    E -- 否 --> C;
    E -- 是 --> F[结束动画];

4.2 性能考虑

在使用 Transform 进行图形变换时，需要考虑性能问题。如果频繁进行变换，可能会影响应用的性能。为了优化性能，可以采取以下措施：
- 缓存变换结果 ：如果某些变换是固定的，可以将变换结果缓存起来，避免重复计算。
- 减少嵌套层级 ：尽量避免使用过多的嵌套 Transform 小部件，以免增加 Widget 树的复杂度。

4.3 与其他 Widget 的结合使用

Transform 可以与其他 Widget 结合使用，创造出更复杂的效果。例如，与 AnimatedContainer 结合使用，可以实现动画和变换的双重效果。

AnimatedContainer(
  duration: Duration(seconds: 1),
  transform: Matrix4.rotationZ(_angle),
  child: RaisedButton(
    child: Text("Animated and Transformed Button"),
    onPressed: () {
      setState(() {
        _angle += math.pi / 4;
      });
    },
  ),
);

5. 总结与展望

通过对 Flutter 背景处理和 Widget 图形变换的学习，我们掌握了在不同平台实现背景处理的方法，以及如何使用 Transform 类对 Widget 进行图形变换。这些技术可以让我们的应用更加用户友好、交互性更强。

在未来的开发中，我们可以进一步探索这些技术的应用场景，结合更多的 Flutter 特性，创造出更加出色的应用。例如，将背景处理与实时数据更新结合，为用户提供更及时的信息；利用图形变换制作更加炫酷的动画效果，提升用户体验。同时，我们也要关注性能优化，确保应用在各种设备上都能稳定运行。

总之，Flutter 为我们提供了丰富的工具和功能，只要我们不断学习和实践，就能开发出高质量的应用。